Космический поездок в направлении формирования звезд и планет

Молекулярного газа в галактиках организованы в иерархию структур. Молекулярный материал в гигантских молекулярных облаках газа, путешествий по сложной сети нитевидных газовых полос на перегруженных центров газа и пыли, где он сжимается в звезды и планеты, так же, как миллионы человек, приезжающих в города на заработки по всему миру.

Чтобы лучше понять этот процесс, команда астрономов, возглавляемая Джонатаном Хеншоу в Институте Макса Планка по астрономии (MPIA), измеряли движение газа от масштабов галактик до масштабов скопления газа, в рамках которого отдельные формы звезды. Их результаты показывают, что газ, протекающий через каждый масштаб динамически взаимосвязаны: во время формирования звезд и планет происходит на малых масштабах, этот процесс контролируется каскадом потоков вещества, начинающиеся на галактических масштабах. Эти результаты были опубликованы сегодня в научном журнале Nature астрономии.

Молекулярного газа в галактиках приводится в движение с помощью физических механизмов, таких как галактического вращения, взрывы сверхновых звезд, магнитные поля, турбулентность и гравитацию, формирования структуры газа. Понимание того, как эти движения непосредственно влияют звезды и планеты образуются сложно, ведь это требует количественной оценки движения газа за огромный ассортимент в пространственном масштабе, а затем соединять эти движения в физических структурах мы наблюдаем. Современные астрофизические объекты сейчас, как правило, карты огромные участки неба, с некоторых карт, содержащих миллионы пикселей, каждый с сотнями тысяч независимых измерений скорости. В результате измерения этих движений является одновременно научно и технологически сложным.

Для того, чтобы решить эти проблемы, международная группа исследователей под руководством Джонатана Хеншоу в MPIA в Гейдельберге, изложенные в меру движениях газа на протяжении различных средах с помощью наблюдений за газ в Млечном Пути и соседней галактике. Они обнаружить эти движения, измеряя изменение частоты света, излучаемого молекулами, вызванные относительном движении источника света и наблюдателя; это явление известно как эффект Доплера. С использованием новых программного обеспечения, разработанного Хеншоу и аспирант Мануэль Riener (соавтор на бумаге; Кроме того, на MPIA), команды получили возможность анализировать миллионы измерений. «Этот метод позволил визуализировать межзвездной среды в новый путь», — говорит Хеншоу.

Исследователи обнаружили, что холодный молекулярный газ движения меняются в скорости, напоминающий по виду волны на поверхности океана. Эти колебания представляют собой движение газа. «Колебания сами по себе не особо удивляет, мы знаем, что газ движется», — говорит Хеншоу. Стив Лонгмор, соавтор бумаги, основанные на Ливерпульском университете Джона Мурса, добавляет, «что нас удивило, как аналогичные структуры скорость этих разных регионах появились. Это не важно, если бы мы смотрели на всю галактику или отдельный облако в нашей галактике, структуры-это более или менее то же самое».

Чтобы лучше понять природу газовых потоков, команды выбраны несколько регионов для пристального изучения, используя передовые статистические методы, чтобы искать различия между колебания. Объединив множество разных измерений, исследователи смогли определить, как колебания скорости зависят от пространственного масштаба.

«Особенность нашей методики анализа в том, что они чувствительны к периодичности», — объясняет Хеншоу. «Если существуют повторяющиеся закономерности в ваших данных, таких как равноотстоящих гигантских молекулярных облаков вдоль спирального рукава, мы можем непосредственно определить масштаб, на которых рисунок повторяется.» Команда определила три нитевидных газовых полосами, который, несмотря на отслеживании совершенно разных шкал, все, казалось, показывают, что структура была примерно эквидистантно расположенных вдоль их гребней, как бусины на нитке, будь то гигантских молекулярных облаков вдоль спирального рукава или крошечные «огрызки» звезд вдоль нити.

Команда обнаружила, что колебания скорости, связанные с равноудалено расположенными структура все показал характерный узор. «Колебания выглядят как волны, колеблющиеся вдоль гребней нитей, они имеют строго определенную амплитуду и длину волны», — говорит Хеншоу добавления «периодическая расстояние между гигантских молекулярных облаков на больших масштабах или отдельных звездообразования ядер на малых масштабах является, вероятно, следствием их родителей нити становятся гравитационно неустойчивыми. Мы считаем, что эти колебательные потоки подписания газового потокового вдоль спиральных рукавов или сходящимися в направлении пиков плотности, поставляя новое топливо для формирования звезд».

Напротив, ученые обнаружили, что пульсации скорости измерялись на протяжении гигантских молекулярных облаков, на масштабах промежуточных между целыми облаками и крошечные ядер в них, показывают, никаких очевидных характерный масштаб. Дидерик Kruijssen, соавтор на бумаге в Гейдельбергском университете объясняет: «плотность и скорость структуры, которые мы видим в гигантских молекулярных облаков ‘чешуи’, потому что турбулентные газовые потоки, порождающие эти структуры образуют хаотичный каскад, раскрывая все меньшие колебания при увеличении-так же, как Романеско, брокколи или снежинка. Эта шкала-свободное поведение происходит между двумя четко определенными полюсами: на больших масштабах целой тучи и мелких ядер, образующих отдельные звезды. Теперь мы видим, что эти крайности имеют четко определенные характерные размеры, но между ними правит хаос».

«Картина гигантские молекулярные облака, как на равных расстояниях мега-городов, Соединенных магистралями», — говорит Хеншоу. «С высоты птичьего полета, структура этих городов, и машин и людей, движущихся сквозь них, кажется хаотичной и неупорядоченной. Однако, когда мы приблизим на отдельных дорогах, мы видим людей, которые путешествовали издалека, введя свой индивидуальный офисных зданий в установленном порядке. Офисные здания представляют собой плотные и ядер холодного газа, из которого рождаются звезды и планеты».

сделать разницу: спонсорские возможности